管道穿越大中型江河施工方案比選

高 欽

(廣東省冶金建筑設(shè)計(jì)研究院，廣東廣州 510080)

1 工程概況

R河自西向東貫穿J市城區(qū)，形成一河兩岸的天然地貌，J市北區(qū)位于R河北岸。本工程于J市北區(qū)沿R河北岸敷設(shè)污水管道，將北區(qū)污水集中，通過污水提升泵站轉(zhuǎn)接至R河南岸污水管道，最終接至南岸污水處理廠。

穿越R河的管道為2根直徑為DN800的壓力鋼管，過河管道的施工為本工程的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

2 三種主要過河管道施工工藝

2.1 圍堰施工［1］

圍堰是指在河道中修建永久構(gòu)筑物設(shè)施時(shí)，修建的臨時(shí)性圍護(hù)結(jié)構(gòu)。其作用是防止水和土進(jìn)入構(gòu)筑物的修建位置，以便在圍堰內(nèi)排水，開挖基坑。圍堰一般在用完后拆除。

根據(jù)河床穩(wěn)定程度及水流速度等因素可分別采取木板樁圍堰、鋼板樁圍堰、鋼筋混凝土圍堰等方法。一般圍堰施工需滿足以下要求:1)結(jié)構(gòu)上要求穩(wěn)定、防滲、抗沖刷和強(qiáng)度;2)施工上構(gòu)造簡單，便于施工、維修、拆除方便;3)布置上使水流平順，不發(fā)生局部沖刷;4)圍堰接頭的連接處要可靠，避免因集中滲漏等破壞作用引起的圍堰失事;5)經(jīng)濟(jì)合理。

2.2 沉管施工［2］

沉管法是在水底建筑隧道或管道的一種施工方法。沉管就是將若干個(gè)預(yù)制段分別浮運(yùn)到河面現(xiàn)場，并一個(gè)接一個(gè)地沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)，以此方法修建的水下管道。適合于沉管法施工的主要條件是:水道河床穩(wěn)定和水流并不過急。

鋼管沉管制作的一般工藝流程:管節(jié)運(yùn)至現(xiàn)場→現(xiàn)場焊接組裝→焊接檢驗(yàn)→管道接口處防腐→管道試壓→管道沖洗消毒。管道起吊沉放示意圖如圖1所示。

圖1 沉管起吊沉放示意圖

2.3 頂管施工［3］

頂管施工借助于主頂油缸及管道間中繼間等的推力，把工具管或掘進(jìn)機(jī)從工作井內(nèi)穿過土層一直推到接收井內(nèi)吊起。與此同時(shí)，也就把緊隨工具管或掘進(jìn)機(jī)后的管道埋設(shè)在兩井之間，以期實(shí)現(xiàn)非開挖敷設(shè)地下管道的施工方法。特別適用于大中型管徑的非開挖鋪設(shè)。具有經(jīng)濟(jì)、高效，保護(hù)環(huán)境的綜合功能。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:不開挖地面;不拆遷，不破壞地面建筑物;不影響交通;不破壞環(huán)境;施工不受氣候和環(huán)境的影響;不影響管道的段差變形;省時(shí)、高效、安全，綜合造價(jià)低。

頂管施工最突出的特點(diǎn)就是適應(yīng)性問題。針對不同的地質(zhì)情況、施工條件和設(shè)計(jì)要求，選用與之適應(yīng)的頂管施工方式，如何正確地選擇頂管機(jī)和配套輔助設(shè)備，對于頂管施工來說將是非常關(guān)鍵的。

3 本工程過河管道施工工藝比選

3.1 施工條件

本工程穿越的R河河面較寬(約160 m)，水深最深處超過14 m，為通航河道;且R河為潮感區(qū)，每日出現(xiàn)兩次高潮與兩次低潮，漲落潮潮位不等，屬于不規(guī)則半日潮;R河河床底地質(zhì)條件較復(fù)雜，以淤泥為主(見圖2)。

圖2 榕江北河河床斷面及地質(zhì)情況

3.2 施工工藝比較

針對本工程，三種過河管道施工工藝比較如表1所示。

3.3 施工工藝選擇

通過上述比較，進(jìn)一步選擇施工工藝:

R河河面較寬，水深較大，圍堰施工方式難以實(shí)施。

R河為潮感區(qū)，水流時(shí)緩時(shí)急，且R河為通航河道，過往船只較頻繁，這些都對沉管的施工造成很大的阻力，施工困難。

表1 過河管道施工方法比較

頂管施工受R河水體本身影響較小;R河河床底地質(zhì)條件多為淤泥，適合管道的頂進(jìn);頂管施工造價(jià)相對其他兩種方式低。因此頂管工藝較適合本工程的實(shí)施。

3.4 頂管在本工程的成功實(shí)施

確定了施工工藝后，在建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計(jì)單位等的共同努力下，較好的完成了J市污水工程過河管道的施工。

在R河兩岸分別施工了頂管工作井及頂管接收井，頂管井的工作面超過30 m2，深度分別為16 m及23 m，采用了先進(jìn)的支護(hù)工藝，穩(wěn)定了頂管井的結(jié)構(gòu)形式，為下一步的頂進(jìn)工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)(見圖3)。在管道頂進(jìn)過程中采用了國內(nèi)先進(jìn)的頂管機(jī)和配套輔助設(shè)備、監(jiān)測設(shè)施等，針對現(xiàn)場具體的地質(zhì)條件，在泥水平衡理論的指導(dǎo)下［4］，逐步穩(wěn)定地完成了管道的施工，實(shí)現(xiàn)了J市污水工程的最終疏通。

圖3 頂管施工斷面圖

4 結(jié)語

目前不少城市在敷設(shè)給水、污水、燃?xì)獾仁姓艿罆r(shí)，需要穿越河道，管道穿越大中型江河的安全可靠性更是管網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，因此，管道穿越江河工程采用安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、方便施工和維護(hù)管理且費(fèi)用低的施工工藝，直接關(guān)系到建設(shè)部門和經(jīng)營管理部門的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

上述三種過河管道施工工藝不乏在各種工程中的成功實(shí)例，但如何選擇最適合的施工工藝是本文的重點(diǎn)。本文針對具體工程實(shí)例，結(jié)合施工條件等因素進(jìn)行了全方位比較，最終確定采用頂管工藝，滿足施工的要求，實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益、環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的相統(tǒng)一。

［1］ 王西青.深淤泥圍堰的變形與裂縫［J］.治淮，2012(11):15-16.

［2］ 趙 明.沉管技術(shù)在給水工程穿越運(yùn)河施工中的應(yīng)用［J］.水運(yùn)工程，2004(9):165-166.

［3］ 季洪金.雨水總管避讓現(xiàn)狀污水總管的設(shè)計(jì)方案比選［J］.中國市政工程，2012(6):42-44.

［4］ 郭杰陽.大口徑泥水平衡頂管進(jìn)出洞技術(shù)措施［J］.福建建筑，2012(11):87-89.